ARM big.LITTLE 处理技术简介

原文出自：http://www.arm.com/zh/products/processors/technologies/biglittleprocessing.php

big.LITTLE 处理

ARM big.LITTLE™ 处理是一项节能技术，它将最高性能的 ARM CPU 与最高效的 ARM CPU 结合到一个处理器子系统中，与当今业内最优秀的系统相比，不仅性能更高，能耗也更低。通过 big.LITTLE 处理，可根据性能要求，将软件工作负载动态、瞬间迁移至适当的 CPU。这种软件负载平衡操作非常快，对于用户来说完全是无缝的。通过为每项任务选择最佳处理器，big.LITTLE 可以使处理器在处理低工作负载和后台任务时减少 70% 甚至更多的能耗，在处理中等强度工作负载时减少 50% 的能耗，同时仍能提供高性能内核的峰值性能。

有关详细信息，请参阅下文或访问 Think big.LITTLE 微型网站

 

 

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背景

目前智能手机和平板电脑的性能要求的增长速度已经远远超过半导体工艺进步带来的电池容量或节能效果的增长速度。与此同时，在基本相同的外形规格下，用户要求更长的电池寿命。这一系列相互冲突的需求导致在移动 SoC 设计领域必须有所革新，而这不是处理技术和传统电源管理技术能够提供的。

智能机和平板电脑的使用模式是动态的：高强度任务（例如游戏和 Web 浏览）处理周期与通常时间较长的低强度任务（例如发短信、发电子邮件和听音频）处理周期交替进行。

 

需要革新节能技术，才能跟上移动平台性能快速提升的步伐，同时维持和提升能效与电池寿命。

big.LITTLE 处理

ARM big.LITTLE 处理技术旨在为适当的作业分配适当的处理器。目前实现的 big.LITTLE 系统中，一个“big”ARM Cortex™-A15 处理器和一个“LITTLE”Cortex™-A7 处理器组成一个系统，以最节能的方式同时完成高强度和低强度任务。例如，可以利用 Cortex-A15 处理器的高性能来承担繁重的工作负载，同时利用 Cortex-A7 以最高效的方式处理智能手机的大部分工作负载。这些操作包括操作系统活动、用户界面和其他持续运行、始终连接的任务。

通过 CoreLink™ CCI-400 一致性互连将 Cortex-A15 和 Cortex-A7 处理器连贯地连接起来，使系统足以灵活支持各种 big.LITTLE 使用模式（使用模式可根据任务的处理要求而定制）。

big.LITTLE 的基本原则是处理器的体系结构要相同。Cortex-A15 和 Cortex-A7 都采用完整的 ARMv7A 体系结构，包括虚拟化和大物理地址扩展。因此，尽管性能不同，但所有的指令在 Cortex-A15 和 Cortex-A7 上都会以体系结构一致的方式执行。Cortex-A15 和 Cortex-A7 功能集的实现也相似。两种处理器均可配置为单核到四核，并且都在处理群集内集成一个 2 级高速缓存。此外，每个处理器都实现单个 AMBA® 4 一致性接口，该接口可以连接到诸如 CoreLink CCI-400 之类的一致性互连

未来的实现

与此类似，基于 ARMv8 体系结构的 Cortex-A53 和 Cortex-A57 处理器也可以采用 big.LITTLE 配置的形式实现。这种情况下，处理器将通过 CoreLink CCN-504 一致性互连来连接，以实现具有完全一致性的高性能众核解决方案，该解决方案支持在一块硅晶片上容纳多达 16 个内核。

现实世界的性能指标

经测量，对于中等强度的工作负载（例如 Web 浏览），节能达到 50%；对于后台工作负载（例如 mp3 音频播放），节能高达 70%。测量方式是对 big.LITTLE 系统和只有 big 处理器的系统的平均能耗进行对比，两者均采用全面的 DVFS 电源管理和内核闲置策略。

这些结果最初是通过测量测试芯片得出的，而最近，合作伙伴芯片也在处理一系列典型的移动工作负载时获得了同样的结果。为了利用 big.LITTLE 而进行软件更改通常是由 OS 内核调度程序完成的，对于该 OS 上运行的应用程序是完全透明的。